Статьи и речи - Максвелл Дж.К.
Скачать (прямая ссылка):
молекулярной теории затруднений. Больцман предложил искать объяснения
этому во взаимодействии между молекулами и окружающей их эфирной средой.
Однако я боюсь, что если мы привлечем на помощь эту среду, мы только
увеличим и так уже слитком большое значение, вычисленное для удельной
теплоты.
Теорема Больцмана применима не только для определения распределения
скоростей молекул, но и для определения распределения самих молекул в той
области пространства, где на них действуют внешние силы. Она говорит нам,
что плотность распределения молекул в точке, где потенциальная энергия
молекулы есть Ч*, пропорцио-___________
нальна е ? Где 0 - абсолютная температура, а к - постоянная величипа для
всех газов.
Из этого следует, что если на несколько ['азов, находящихся в одном
сосуде, действует внешняя сила, подобная силе тяготения, то распределение
каждого газа такое же, как если бы в сосуде не было никакого другого
газа. Этот результат согласуется с законом, принятым Дальтоном, согласно
которому атмосферу можно рассматривать как бы состоящей из двух
независимых атмосфер - атмосферы кислородной и атмосферы азотной; при
подъеме плотность кислорода уменьшается быстрее, чем плотность азота. Так
было бы, если бы атмосфера не испытывала никаких возмущений, но ветры
перемешивают атмосферу и делают ее более однородной, чем в том случае,
когда она остается в покое.
Другим следствием теории Больцмана является стремление к уравниванию
температуры в вертикальном столбе находящегося в покое газа.
115
13 случае атмосферы действие ветра заставляет темпе ратуру изменяться
так, как изменялась бы температура массы воздуха, если бы она вертикально
поднималас" кверху, расширяясь и охлаждаясь по мере подъема.
Но помимо этих выводов, которые были мною получены при помощи менее
элегантного метода и опубликованы в 1866 г., теорема Больцмана открывает,
по-видимому, путь и в чисто химическую область исследований.
Действительно, если газ состоит из некоторого числа подобных систем,
каждая из которых может принимать различные состояния, обладая различными
количествами энергии, то
теорема Больцмана говорит нам, что число систем, находя-
ф_
щихся в каждом из этих состояний, пропорционально е~ мг где Ч* - энергия,
0 - абсолютная температура, а А: - постоянная.
Легко увидеть, что этот результат следовало бы применить к теории о
состояниях соединения, встречающихся в смеси различных веществ. Но так
как я лишь на этой неделе попытался это сделать, то не стану задерживать
ваше внимание моими грубыми вычислениями.
Я ограничился в своих замечаниях узкой областью молекулярного
исследования. Я ничего не сказал о молекулярной теории диффузии вещества,
движения, энергии, так как, хотя результаты этой теории, особенно в
области диффузии вещества и взаимного проникновения жидкостей и газов,
представляют большой интерес для многих химиков и хотя мы выводим из этих
явлений чрезвычайно важные данные о молекулах, они принадлежат к тон
области нашего исследования, данные которой зависят от условий
столкновения двух молекул и поэтому по необходимости весьма гипотетичны.
Я предпочел наглядно показать, что части- жидкости и газов движутся, и
описать, каким образом распространяется это движение между молекулами
различных масс.
Для того чтобы показать, что все молекулы одного и того же вещества
обладают одинаковой массой, мы можем обратиться к введенному Грэхемом
методу диализа, в котором два газа различной плотности разделяют,
заставляя их просачиваться сквозь пористую перегородку.
Если бы в одном и том же газе были молекулы различных масс, то, повторив
достаточное число раз процесс диализа, мы разделили бы газ на две части,
причем в одной из них средняя масса молекулы была бы больше, чем в
U 6
другой. Плотность и молекулярный вес этих двух частей газа были бы
различны. Нужно заметить, что никто с достаточной тщательностью не
производил этого опыта для всех химических веществ. Но происходящие в
природе процессы постоянно осуществляют такого рода опыты, и если бы
существовали почти одинаковые молекулы одного и того же вещества,
незначительно отличающиеся по своей массе, то большие молекулы собрались
бы вместе и образовали одно соединение, а меньшие образовали бы второе.
Водород всегда обладает одинаковой плотностью, извлечем ли мы его из воды
или из углеводорода, так что ни кислород, ни углерод не могут найти в
водороде молекул больших или меньших средней величины.
Предположительная величина молекул была вычислена на основании сравнения
объемов тел в жидком и твердом состояниях с их объемом в газообразном
состоянии. Изучая молекулярные объемы, мы встречаемся с многими
трудностями, но одновременно имеется достаточное число согласованных
результатов для того, чтобы надеяться на успех исследования.
Теория о возможных колебаниях молекул не была еще как следует изучена при
помощи метода постоянного сравнения данных динамической теории с
наглядными данными спектроскопа.
